《非磁性離子氧化物、氮化物與硫化物鐵磁性質的研究》是依託吉林大學，由閆羽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非磁性離子氧化物、氮化物與硫化物鐵磁性質的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：閆羽
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
不含磁性離子氧化物、氮化物與硫化物薄膜或納米粒子具有磁性轉變溫度高於室溫的各向異性鐵磁性，其鐵磁性起源不同於傳統的鐵磁性物質。本項申請擬採用基於密度泛函的能帶論，通過對由supercell模擬的有缺陷晶體、薄膜和納米粒子的計算確定表面和相關缺陷對不含磁性離子氧化物、氮化物與硫化物體系電子態、能帶結構等的影響,研究表面及其結構的穩定性及缺陷的穩定性、擴散等性質和表面原子與缺陷產生磁矩的機制，確定兩磁矩間交換作用與兩表面原子或缺陷距離、位置等的關係及產生鐵磁耦合所需的表面原子和缺陷濃度。將計算結果與實驗數據相結合弄清楚不含磁性離子氧化物、氮化物與硫化物的磁性與表面原子和缺陷的關係。在此基礎上說明產生高磁性轉變溫度鐵磁性的機制及磁性的各向異性。這將助於我們更深入地認識物質的磁性，對物質磁性的研究和新磁性材料的探索有積極的意義。
結題摘要
為探索非磁性離子氧化物、氮化物與硫化物d0鐵磁性的機制及調控半導體氧化物、氮化物、單層過渡金屬二硫化物和氮族的單層磷烯和砷烯等的磁性。本項目採用基於密度泛函的能帶理論，計算研究了正分比和缺氧的金紅石型SnO2和TiO2（110）、（100）、（101）及（001）面的電子結構和磁性、B和N空位缺陷對六角、菱方、立方和纖鋅礦氮化硼（BN）體系電子結構和磁學性質的影響、應變對含有實驗觀測的空位與反位缺陷的單層MoS2磁性的影響與調控、非磁性金屬元素替代摻雜缺陷對SnO2和AlN磁性的影響與調控、非金屬原子替代摻雜缺陷對單層磷烯和單層砷烯磁性的影響與調控以及金屬原子替代摻雜缺陷對單層ZrS2和CrS2磁性的影響與調控。研究結果表明：實驗觀測的TiO2與SnO2納米顆粒和薄膜的d0鐵磁性分別來源於表面電中性的氧空位缺陷和表面帶電荷的氧空位缺陷；實驗觀測的含有缺陷h-BN和r-BN的d0鐵磁性來源於其中B空位缺陷；對含有空位VS、VS2、VMoS3或反位缺陷的單層MoS2分別施加10%或8%的各向同性張應變，體系由非磁性態變為磁性態；Zn和Cd摻雜的SnO2和Li，Na和K摻雜的AlN的基態是鐵磁性的；Li、V、Cr、Fe、Co、Nb和Mo替代摻雜的單層ZrS2可以產生室溫鐵磁性；O、S、Se、C和Si的替代摻雜可在單層磷烯和單層砷烯產生磁性，磁矩主要起源於C和Si 或O、S和Se 周圍磷（砷）原子沒有參與成鍵的p電子。這些研究及其結果不僅有助於深入地認識物質的d0鐵磁性，而且為在半導體氧化物、氮化物、單層過渡金屬二硫化物和氮族的單層磷烯和砷烯中引入和調控磁性提供了有效的理論預測與指導，這對物質磁性的研究和自旋電子學材料的探索具有積極的意義。
